电动工具的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种电动工具，其包括：壳体；无刷电动机，其容纳在所述壳体中；风扇，其安装在无刷电动机的旋转轴上；开关元件，其构造为对所述无刷电动机进行控制；以及基板，所述开关元件安装在所述基板上，其中，在所述基板的开关元件布置部分处设置有第一通孔。本实用新型的目的是提供一种能够有效地冷却用于无刷电动机的控制的开关元件的电动工具。
【专利说明】电动工具【技术领域】
[0001]本实用新型的方案涉及包括作为驱动源的无刷电动机的电动工具。
【背景技术】
[0002]近来，对于包括诸如钻头或起子等前端工具的通过电动机驱动来执行必要工作的电动工具，采用无刷电动机。无刷电动机是一种不需要电刷(整流电刷)和换向器的电动机。为了给无刷电动机供给驱动电力，需要诸如FET等开关元件。由于用于驱动无刷电动机的大的电流在开关元件中流动，因此开关元件产生热量。出于此原因，已知这样一种技术:其中，无刷电动机的旋转轴设有风扇，以便通过风扇形成的气流来冷却开关元件(参见JP-A-2013-000831 (转让给本 申请人:)。
实用新型内容
[0003]如果电动工具在高功率下连续地使用，则来自用于驱动无刷电动机的开关元件的发热量增加。这要求冷却效率的进一步提高以便可靠地防止对开关元件的不充分冷却。
[0004]因此，本实用新型的目的是提供一种能够有效地冷却用于无刷电动机的控制的开关元件的电动工具。
[0005]根据本实用新型的一个方案，提供一种电动工具，其包括:壳体；无刷电动机，其容纳在所述壳体中；风扇，其安装在所述无刷电动机的旋转轴上；开关元件，其构造为对无刷电动机进行控制；以及基板，开关元件安装在所述基板上，其中，在所述基板的开关元件布置部分(安装所述开关元件的部分)处设置有第一通孔。
[0006]根据本实用新型的另一个方案，提供一种电动工具，包括:壳体；无刷电动机，其容纳在所述壳体中；开关元件，其构造为对所述无刷电动机进行控制，所述开关元件包括主体和散热板；以及基板，所述开关元件安装在所述基板上，使得所述散热板与所述基板接触，其中，所述散热板的与所述基板接触的第一表面的一部分是暴露的。
[0007]根据本实用新型的又一个方案，提供一种电动工具，包括:壳体；无刷电动机，其容纳在所述壳体中；开关元件，其构造为对所述无刷电动机进行控制，所述开关元件包括主体和散热板；以及基板，所述开关元件安装在所述基板上，使得所述散热板与所述基板接触，其中，所述基板包括第一通孔，并且所述第一通孔的至少一部分沿所述基板的径向与所述散热板重合。
[0008]因此，可以提供一种能够有效地冷却用于无刷电动机的控制的开关元件的电动工具。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1是示出根据本实用新型的第一实施例的电动工具的主要部分的剖视侧视图；
[0010]图2是示出图1中的电动工具的主要部分的剖视侧视图，其中气流由箭头表示；
[0011]图3是图1中的电动工具的无刷电动机2的剖视图；[0012]图4是图1中的电动工具的基板4的前视图；
[0013]图5是示出根据本实用新型的第二实施例的电动工具的主要部分的剖视侧视图；
[0014]图6是示出根据本实用新型的第三实施例的电动工具的主要部分的剖视侧视图；
[0015]图7是根据本实用新型的第四实施例的电动工具的剖视侧视图；
[0016]图8是图7中的电动工具的外部视图；
[0017]图9是根据本实用新型的第五实施例的电动工具的剖视侧视图；以及
[0018]图10是根据本实用新型的第六实施例的电动工具的剖视侧视图。
【具体实施方式】
[0019]在下文中，将参考附图对本实用新型的优选实施例进行说明。相同或相似的部件由相同的附图标记表示，并且将适当地省略对它们的重复描述。仅为示例性目的而描述了实施例，而绝不旨在限制本实用新型。而且，提供如实施例中所描述全部特征或其组合对于本实用新型而言不是必要的。
[0020]<第一实施例>
[0021]图1是示出根据本实用新型的第一实施例的电动工具的主要部分的剖视侧视图。图2是示出图1中的电动工具的主要部分的剖视侧视图，其中气流由箭头表示。图3是图1中的电动工具的无刷电动机2的剖视图。图4是图1中的电动工具的基板4的前视图。
[0022]根据本实施例的电动工具是例如起子电钻，并且包括用作驱动源的无刷电动机3。无刷电动机3容纳在壳体2中。虽然无刷电动机3的构造是本领域公知的，但下文将对其一个实例进行说明。无刷电动机3的旋转轴3e由布置在壳体2中的轴承19a和19b (轴承部件)可旋转地支撑。转子芯(转子铁心)3a围绕旋转轴3e布置并且能够与旋转轴3e —体地旋转。转子磁体3d插入到转子芯3a中并且由转子芯3a保持。定子芯(定子铁心)3b布置(固定)在壳体2中以围绕转子芯3a的外周。定子线圈3c (绕组)设置在定子芯3b上，绝缘体15布置在定子线圈3c和定子芯3b之间。转子风扇13布置在无刷电动机3的前侧，并且安装在与旋转轴3e相同的轴上以便与无刷电动机3同步旋转。基板4(逆变器电路基板)布置在无刷电动机3的后侧。
[0023]基板4形成为环状，具有与无刷电动机3的直径基本相同的直径。基板4通过螺钉紧固等方式固定到绝缘体15上。多个诸如FET (场效应晶体管)的开关元件5安装在基板4上。开关元件5具有:主体5a，其覆盖有树脂等；以及散热板5b (第一散热器)，其与主体5a相接触并且由例如金属制成。在该情况下，散热板5b可以是开关元件5的一部分，或者可以是与开关元件5分离的部件。开关元件5是表面安装型开关元件，并且在主体5a和散热板5b被置于基板4上的状态下安装开关元件5。
[0024]基板4设有:第一通孔4b (吸气孔)，其形成在每个开关元件5的布置部分上；以及中央通孔4a，无刷电动机3的旋转轴3e穿过中央通孔4a。第一通孔4b的开口的一部分被开关元件5的散热板5b挡住。从图3和图4中能够可以看出，当沿无刷电动机3的轴向观察时，第一通孔4b定位在相邻的线圈槽3f之间(或者在相邻的线圈槽3f之间延伸)。此夕卜，第一通孔4b设置为与设置在壳体2的侧向表面的通风窗16邻近。通风窗17设置在壳体2的后表面。防风部14设置在壳体2的内表面以减少或消除壳体2的内表面和无刷电动机3的外周部(定子芯3b的外周部)之间的间隙。防风部14可以是设置在壳体2的内表面上的肋件或突起，或者可以是介于壳体2的内表面和定子芯3b的外周部之间的诸如海绵或橡胶等弹性体。
[0025]当无刷电动机3旋转时，通过转子风扇13的旋转从壳体的通风窗16和17吸入空气以形成穿过基板4的中央通孔4a和第一通孔4b的气流(图2)。气流在转子芯3a和定子芯3b之间以及在相邻的线圈槽3f之间流动(图3)，并且空气从转子风扇13的后侧吸入且沿转子风扇13的径向流动，然后从形成在壳体的围绕转子风扇13的部分中的空气出口(未不出)从壳体2向外排出。
[0026]根据本实施例，能够获得下述效果。
[0027](I)由于在基板4上设置有第一通孔4b，所以由转子风扇13所产生的气流与开关元件5和散热板5b邻近地流动。因此，与不存在第一通孔4b的情况相比，能够提高对开关元件的冷却效率。
[0028](2)由于当沿无刷电动机3的轴向观察时第一通孔4b介于相邻的线圈槽3f之间，因此由转子风扇13所产生的气流易于在线圈槽3f之间流动。因此，能够有效地冷却定子线圈3c。
[0029](3)由于防风部14设置在壳体2的内表面和无刷电动机3的外周部之间的间隙中，所以由转子风扇13所产生的气流集中地在从基板4的第一通孔4b和第二通孔4c延伸到无刷电动机3的内部的路径上流动。因此，能够提高无刷电动机3和开关元件5的冷却效率。
[0030]<第二实施例>
[0031]图5是示出根据本实用新型的第二实施例的电动工具的主要部分的剖视侧视图。除了设置在基板4上的第二通孔4c之外，本实施例的电动工具与图1所示的第一实施例的电动工具基本相同。第二通孔4c的开口被开关元件5的散热板5b挡住。根据本实施例，由于设有第二通孔4c，开关元件5的散热板5b的一部分暴露于基板4的后表面。因此，由转子风扇13所产生的气流的一部分(在基板4和无刷电动机3之间流动的气流的一部分)穿过(进入)第二通孔4c，从而进一步提高了开关元件5的冷却效率。
[0032]<第三实施例>
[0033]图6是示出根据本实用新型的第三实施例的电动工具的主要部分的剖视侧视图。除了基板4的后表面(与开关元件5的安装表面相反的表面)设有例如由金属制成的散热片12 (第二散热器的实例)之外，本实施例的电动工具与图5所示的第二实施例的电动工具基本相同。散热片12包括:大致圆板形基部12a，无刷电动机3的旋转轴3e穿过大致圆板形基部12a ;以及突起12b、12c，其分别突出到基板4的第一通孔4b和第二通孔4c中并且与散热器5的散热板5b接触。根据本实施例，由于设有散热片12，由开关元件5产生的热量被传递到散热片12，并且由于散热片12以大的面积与转子风扇13所产生的气流接触，所以能够进一步提闻开关兀件5的冷却效率。
[0034]〈第四实施例〉
[0035]图7是示出根据本实用新型的第四实施例的电动工具的剖视侧视图。图8是图7中的电动工具的外部视图。除了基板4安装在手柄部2b中且手柄部2b设有通风窗17之夕卜，本实施例的电动工具与图1所示的第一实施例的电动工具基本相同。下面将连同其差别一起来说明电动工具的总体说明性构造。[0036]壳体2包括:柱形动力工具主体部2a ;手柄部2b，其从该主体部2a以大致直角延伸出；以及电池安装部2c，其位于手柄部2b的下方。无刷电动机3容纳或安装在动力工具主体部2a中。扳机开关6布置在手柄部2b的内上部。电池安装部2c可拆除地安装有电池39，电池39由镍镉电池或锂离子电池构成。通过操纵扳机开关6，将电池39的电力供给到无刷电动机3。无刷电动机3的旋转经由包括减速部21和离合器机构22的旋转传动机构而被传递到保持诸如起子头等前端工具(未示出)的卡盘23。关于无刷电动机3的运行控制以及向卡盘23的旋转传动的构造是本领域公知的，因此此处将省略对它们的进一步说明。在本实例中，上述总体构造也共用于上述的第一至第三实施例。
[0037]在手柄部2b的内部，基板4分三段分离地布置，并且每一段的基板4设有第一通孔4b。通风窗17位于基板4的下方。类似于本实施例，即便在基板4设置在手柄部2b中的情况下，也能够通过为基板4设有第一通孔4b以及为手柄部2b设有通风窗17来有效地冷却开关元件5。在本实例中，附图中的箭头指示转子风扇13所产生的气流，并且气流从转子风扇13周围的空气出口排出到壳体2的外部。
[0038]虽然已经结合上述实施例描述了本实用新型，但是本领域技术人员能够理解，每个构成元件或每个过程能够在权利要求中所阐明的范围内进行各种变型。下文将对变型的实施例进行说明。
[0039]在图1的构造中可以额外地设置没有突起12c的散热片I。在图7的构造中，基板4的后表面可设有散热片。如专利文献I中所公开的那样，开关元件5可以在竖立的状态下安装到基板4上。开关元件5上无需设置散热板5b。基板4可安装到无刷电动机3的前方。转子风扇13可安装到无刷电动机3的后侧。
[0040]在图7的构造中，基板4可沿手柄部2b的纵向(图中的上下方向)布置。此外，如图9所示，开关元件5 (基板4)可与扳机开关6的开关基板7—体地设置。另外，如图10所示，基板4可布置在电池安装部2c中。在该情况下，通过也为电池安装部2c设置通风窗17，可以有效地冷却开关元件5。也就是说，通过将基板4布置在由转子风扇13的旋转所产生的气流的流路中(在排出口和用作吸入口的通风窗17之间)，可以有效地冷却开关元件5。
[0041]此外，虽然在图1的构造中设有防风部14，但不一定必需设置防风部14。在这种情况下，由于转子风扇13所产生的气流分别沿着无刷电动机3的外侧(在无刷电动机3和壳体2之间)和无刷电动机的内侧流动，所以能够冷却无刷电动机3的定子芯3b。另外，可单独地设置用于冷却开关元件5 (基板4)的风扇。电动工具不限于实施例中所描述和图示的起子电钻，而是可以为诸如冲击起子等其它电动工具，只要其是可通过开关元件来驱动无刷电动机的电动工具即可。
[0042]本实用新型提供了如下的示例性的、非限制的方案:
[0043](I)在第一方案中，提供一种电动工具，其包括:壳体；无刷电动机，其容纳在壳体中；风扇，其安装在无刷电动机的旋转轴上；开关元件，其构造为对所述无刷电动机进行控制；以及基板，所述开关元件安装在所述基板上，其中，在所述基板的开关元件布置部分处设置有第一通孔。
[0044](2)在第二方案中，提供根据第一方案所述的电动工具，其中所述第一通孔的开口的一部分被所述开关元件或与所述开关元件接触的第一散热器挡住。[0045](3)在第三方案中，提供根据第一或第二方案所述的电动工具，其中所述壳体上设置有通风窗，并且其中所述第一通孔设置为与所述通风窗邻近并且构造为吸入空气。
[0046](4)在第四方案中，提供根据第一至第三方案中的任一方案所述的电动工具，其中在所述壳体的内表面和所述无刷电动机的外周部之间的间隙中设置有防风部。
[0047](5)在第五方案中，提供根据第四方案所述的电动工具，其中防风部是设置在所述壳体的内表面上并且向所述间隙突出的肋件或突起。
[0048](6)在第六方案中，提供根据第一至第五方案中的任一方案所述的电动工具，其中所述基板布置在所述无刷电动机的前侧或后侧，其中所述无刷电动机包括多个线圈槽，并且其中，当沿所述无刷电动机的轴向观察时，所述第一通孔定位在所述无刷电动机的相邻线圈槽之间或者在所述无刷电动机的相邻线圈槽之间延伸。
[0049](7)在第七方案中，提供根据第一至第六方案中的任一方案所述的电动工具，其中在所述基板的开关元件布置表面的后表面上设置有第二散热器，并且其中所述第二散热器穿过所述第一通孔并且与所述开关元件或者所述第一散热器接触，所述第一散热器与所述开关元件接触。
[0050](8)在第八方案中，提供根据第一至第六方案中的任一方案所述的电动工具，其中，在所述基板上设置有第二通孔，所述第二通孔具有被所述开关元件挡住或被与所述开关元件接触的所述第一散热器挡住的开口。
[0051](9)在第九方案中，提供根据第八方案所述的电动工具，其中在所述基板的开关元件布置表面的后表面上设置有第二散热器，并且其中所述第二散热器穿过所述第一通孔和第二通孔并且在两个位置处b 与所述开关元件或所述第一散热器接触。
[0052]( 10)在第十方案中，提供根据第一至第九方案中的任一方案所述的电动工具，其中所述开关元件是表面安装型开关元件。
[0053](11)在第^^一方案中，提供根据第一至第十方案中的任一方案所述的电动工具，其中在所述基板上设置有第三通孔，所述无刷电动机的旋转轴穿过所述第三通孔。
[0054](12)在第十二方案中，提供一种电动工具，包括:壳体；无刷电动机，其容纳在所述壳体中；开关元件，其构造为对所述无刷电动机进行控制，所述开关元件包括主体和散热板；以及基板，所述开关元件安装在所述基板上，使得所述散热板与所述基板接触，其中，所述散热板的与所述基板接触的第一表面的一部分是暴露的。
[0055]( 13)在第十三方案中，提供第十二方案所述的电动工具，其中，在所述基板上设置有第一通孔，并且所述散热板的所述第一表面的所述一部分通过所述第一通孔而暴露。
[0056](14)在第十四方案中，提供一种电动工具，包括:壳体；无刷电动机，其容纳在所述壳体中；开关元件，其构造为对所述无刷电动机进行控制，所述开关元件包括主体和散热板；以及基板，所述开关元件安装在所述基板上，使得所述散热板与所述基板接触，其中，所述基板包括第一通孔，并且所述第一通孔的至少一部分沿所述基板的径向与所述散热板重
口 ο
[0057]上述构成元件以及本实用新型的方法或系统形式的表达的变型的任选组合也有效地作为本实用新型的方案。
[0058]本申请要求于2013年2月27日提交的日本专利申请N0.2013-037079的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本实用新型。
【权利要求】
1.一种电动工具，包括: 壳体； 无刷电动机，其容纳在所述壳体中； 风扇，其安装在所述无刷电动机的旋转轴上； 开关元件，其构造为对所述无刷电动机进行控制；以及 基板，所述开关元件安装在所述基板上， 其特征在于，在所述基板的开关元件布置部分处设置有第一通孔。
2.根据权利要求1所述的电动工具， 其特征在于，所述第一通孔的开口的一部分被所述开关元件或与所述开关元件接触的第一散热器挡住。
3.根据权利要求1或2所述的电动工具， 其特征在于，在所述壳体上设置有通风窗，并且 所述第一通孔设置为与所述通风窗邻近并且构造为吸入空气。
4.根据权利要求1或2所述的电动工具， 其特征在于，在所述壳体的内表面和所述无刷电动机的外周部之间的间隙中设置有防风部。
5.根据权利要求4所述的电动工具， 其特征在于，所述防风部是设置在所述壳体的内表面上并且向所述间隙突出的肋件或关起。
6.根据权利要求1或2所述的电动工具， 其特征在于，所述基板布置在所述无刷电动机的前侧或后侧， 所述无刷电动机包括多个线圈槽，并且 当沿所述无刷电动机的轴向观察时，所述第一通孔定位在所述无刷电动机的相邻线圈槽之间或者在所述无刷电动机的相邻线圈槽之间延伸。
7.根据权利要求1或2所述的电动工具， 其特征在于，在所述基板的开关元件布置表面的后表面上设置有第二散热器，并且所述第二散热器穿过所述第一通孔，并且所述第二散热器与所述开关元件接触或者与接触所述开关元件的所述第一散热器接触。
8.根据权利要求1或2所述的电动工具， 其特征在于，在所述基板上设置有第二通孔，所述第二通孔具有被所述开关元件挡住或被与所述开关元件接触的所述第一散热器挡住的开口。
9.根据权利要求8所述的电动工具， 其特征在于，在所述基板的开关元件布置表面的后表面上设置有第二散热器，并且所述第二散热器穿过所述第一通孔和所述第二通孔并且在两个位置处与所述开关元件或所述第一散热器接触。
10.根据权利要求1或2所述的电动工具， 其特征在于，所述开关元件是表面安装型开关元件。
11.根据权利要求1或2所述的电动工具， 其特征在于，在所述基板上设置有第三通孔，所述无刷电动机的旋转轴穿过所述第三通孔。
12.—种电动工具，包括: 壳体； 无刷电动机，其容纳在所述壳体中； 开关元件，其构造为对所述无刷电动机进行控制，所述开关元件包括主体和散热板；以及 基板，所述开关元件安装在所述基板上，使得所述散热板与所述基板接触， 其特征在于，所述散热板的与所述基板接触的第一表面的一部分是暴露的。
13.根据权利要求12所述的电动工具， 其特征在于，在所述基板上设置有第一通孔，并且 所述散热板的所述第一表面的所述一部分通过所述第一通孔而暴露。
14.一种电动工具，包括: 壳体； 无刷电动机，其容纳在所述壳体中； 开关元件，其构造为对所述无刷电动机进行控制，所述开关元件包括主体和散热板；以及 基板，所述开关元件安装在所述基板上，使得所述散热板与所述基板接触， 其特征在于，所述基板包括第一通孔，并且 所述第一通孔的至少一部分沿所述基板的径向与所述散热板重合。
【文档编号】B25F5/00GK203818111SQ201420078351
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年2月24日 优先权日:2013年2月27日
【发明者】东海林润一, 佐藤直树, 小川五史 申请人:日立工机株式会社